Vol 25 No 2 Mei-Agustus 2022   105-114

## PERANCANGAN ROBOT EDUKASI SEBAGAI IMPLEMENTASI INTERDISIPLINER KEILMUAN REKAYASA MEKATRONIKA DENGAN DESAIN PRODUK
Bertha Bintari Wahyujati, 1 Martinus Bagus Wicaksono 2
1,2 Program Studi Teknologi Perancangan Mekanik, Fakultas Vokasi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta E-mail: berthabw@usd.ac.id

## ABSTRAK
Aplikasi desain industri membutuhkan proses panjang dari sejak memunculkan gagasan, pembuatan  konsep  rancangan  sampai  proses  produksi.  Pengetahuan  keilmuan  satu bidang saja tidak lagi mampu mengatasi kompleksitas proses tersebut. Desainer tidak lagi berlaku sebagai  orang yang memiliki gagasan  dan gambar desain pelingkup saja yang harus  diwujudkan  sementara  pihak  teknis  harus  memikirkan  bagaimana  desain  itu diwujudkan  secara  sepihak.  Kolaborasi  akan  memiliki  keuntungan  karena  pekerjaan perancangan  dapat  diperkirakan  sejak  awal  konsep  rancangan  sampai  pewujudan pemodelan  3D  printing atau  prototyping.  Projek perancangan robot edukasi  dengan sistem pembacaan RFID ini adalah sebuah studi kasus mengkolaborasikan disiplin ilmu robotika  dan  desain  dalam  rancangan  robot  mainan  anak.  Pembahasan  meliputi langkah- langkah kerja proses perancangan, aspek – aspek yang terlibat, dan evaluasi kerja kolaboratif  pada  perancangan  robot  edukasi  ini.  Metode  pembahasan  dengan dokumentasi  proses  langkah  kerja  dan  identifikasi  prosedur  kerja  kolaboratif. Diharapkan  dengan  pengidentifikasian  prosedur  kerja  kolaboratif  ini  sinergi interdisipliner  keilmuan  akan  lebih  dapat  dikelola  dan  dijadwalkan  sehingga  proses perancangan dapat dilakukan secara efektif dan efisien.
Kata kunci:  aplikasi system pembacaan RFID, desain pelingkup, robot edukasi, mainan anak, prototyping, 3D printing

## ABSTRACT
Designing  Educational  Robots  as  an  Interdisciplinary  Implementation  of Mechatronics Engineering Science with Product Design . Industrial design applications require  a long process  from  generating ideas  and making design concepts to the production process. Scientific knowledge of one field alone is no longer able to overcome the complexity of the process. The designer no longer act as people who only has ideas and design drawings of the scope realized while the technical side has to think about how the design is realized unilaterally. The collaboration will have an advantage because the design work is estimated from the very beginning of the design concept to the realization of the 3D printing or prototyping model. This educational robot design project with an RFID reading system is a case study collaborating robotics and design disciplines in the design of children's toy robots. The discussion includes the work steps of the design process, the aspects involved, the and evaluation of collaborative work on the design of this educational robot. The method of discussion is to document the work process and identify collaborative work procedures. We that if the identification of collaborative work procedures, scientific interdisciplinary synergies will be more manageable and scheduled so that the design process carried out effectively and efficiently.
Keywords: RFID reading system application, scope design, educational robot, children's toys, prototyping, 3D printing
1. Pendahuluan
Kolaborasi  interdisipliner  dalam  pengerjaan proyek  mainan  edukasi  berupa  robot  ini melibatkan  disiplin  ilmu  Desain  dan  Robotika. Sebagai desainer , saat ini tidak lagi hanya bekerja satu  arah,  memberikan  hasil  rancangan  berupa gambar  kepada  engineer.  Namun  sebaiknya melebur  dalam  kolaborasi  sebagai  tim  bersama yang  menggali  dan  mematangkan  ide  gagasan bersama sampai gagasan tersebut terwujud.
Perancangan tanpa kolaborasi seringkali antara perancang  dengan  pelaksana  di  produksi  tidak saling memahami, mengintepretasikan pemahaman terhadap gambar. Hal ini menyebabkan  tidak  adanya  koordinasi  sinergis. Dalam  paper  ini  akan  membahas  bagaimana kolaborasi  melebur  untuk  mewujudkan  suatu gagasan  menjadi  sebuah  produk  yang  utuh. Pembahasan bukan kepada bagaimana merancang robot  dengan  metode  perancangannya,  namun lebih menekankan tentang penemuan hal-hal yang membutuhkan  kolaborasi  dalam  proses  desain sebuah produk. Sehingga dengan identifikasi hal- hal  tersebut,  desainer  akan  makin  menyadari pentingnya  kolaborasi, saling belajar,  dan bekerja bersama.
Proyek  perancangan  robot  sebagai  mainan edukasi ini dimulai dari adanya kecemasan karena kecenderungan anak untuk tertutup secara sosial, mengandalkan gadget baik untuk belajar maupun bermain.  Di  sisi  lain  pembelajaran  STEM  dan pengenalan  teknologi  harus  dimulai  sejak  dini, supaya  anak-anak  lebih  siap  beradaptasi  dengan perkembangan  teknologi  yang  semakin  cepat (Wahyujati,  2022).  Metode  pembelajaran  STEM untuk  meningkatkan  kemampuan  kognitif  akan lebih  efektif  jika  diajarkan  melalui  bermain sensomotorik (Fardiah et al., 2019). Pembelajaran STEM  memungkinkan  guru  atau  pendamping anak menyiapkan alat pembelajaran yang menarik. Namun hal yang lebih penting selain penyampaian materi  belajar,  anak  harus  belajar  berpikir  runtut dan sistematis.  Othman dkk (2015) yang dikutip oleh Poppyariyana & Munajat (2020) berpendapat bahwa kemampuan berpikir logis merupakan salah satu faktor penting yang menentukan kemampuan
siswa  untuk  menganalisis,  merencanakan  dan memecahkan masalah dalam kehidupan.
Belajar bagi anak–anak akan lebih menarik jika mereka  diakomodasi  untuk  mengeksplorasi  alat belajarnya. Eksplorasi tersebut menjadi bagian dari bermain  bagi  anak-anak.  Selain  itu  anak-  anak terutama  sangat  ingin  tahu  dengan  hal-hal  baru. Belajar  sambil  bermain  supaya  aktivitas  dominan anak  yaitu  bermain  pada  usia  4-6  tahun  tidak dihilangkan.  Sehingga  perlu  melengkapi  aktivitas belajar  sambil  bermain  menggunakan    media pembelajaran yang sesuai dengan tahap perkembangan  usia  dan  materi  pembelajarannya. (Darnis, 2018)
Belajar sambil bermain, merupakan cara belajar yang  menyenangkan.  Anak-anak  akan  merasakan pengalamannya  ketika  bermain,  dan  akan  sukarela untuk  melakukannya.  Maka  pembelajaran  untuk anak-anak  diarahkan  untuk  kegiatan  yang menyenangkan,  yaitu  bermain.  Pembelajaran sambil bermain memerlukan alat bantu atau media yang  mampu  membuat  anak  tertarik  dan  ingin tahu.  Pembelajaran  menggunakan gadget sangat bervariasi tetapi membuat anak kurang berinteraksi dengan  teman  sebaya,  dan  kurang  bergerak.  Dari identifikasi  tersebut  di  atas  maka  disimpulkan diperlukan  suatu  media  belajar  sekaligus  bermain yang mampu membuat anak tertarik belajar materi selain belajar berinteraksi sosial.
Dalam tulisannya Windayana, Husen mengutip Levie  &  Lenntz  bahwa  media  belajar  yang  baik harus  memiliki  fungsi  yaitu    fungsi  atensi,  fungsi afektif,  fungsi  kognitif,  dan  fungsi  kompensatoris. Media  belajar  yang  dapat  dimanipulasi  oleh  anak dalam  rangka  bereksplorasi  dan  bereksperimen dapat  menimbulkan  kegairahan  dalam  belajar, menarik  perhatian  serta  memungkinkan  interaksi langsung  antara  anak  dan  lingkungan  sebenarnya hal  tersebut  memungkinkan  anak  belajar  sendiri menurut  kemampuan  dan  minatnya  (Windayana, 2018).
2. Metode
Dalam  proses  perancangan,  terdapat  beberapa tahapan   langkah   kerja  mulai  dari  mencetuskan gagasan yang dilakukan dalam brainstroming untuk
mencari solusi atas hasil identifikasi masalah yaitu masalah  dalam  pembelajaran  STEM  untuk  anak usia  dini.  Proses  terus  menerus  dilakukan  dalam diskusi mengenai gagasan dan konsep sistem yang akan  diaplikasikan  untuk  mewujudkan  gagasan produk  media  belajar  tersebut.  Dari  sejak  awal prosedur  keterlibatan  interdisipliner  bidang  ilmu yang  terkait  menjadi  kunci  penting  tercapainya desain robot edukasi ini.
Sehingga pembahasan akan dirinci sebagai kata kunci  jenis  kegiatan  yang  menuntut  adanya kolaborasi  keilmuan.  Tahapan-tahapan  tersebut digambarkan dalam skema pada Gambar 1.
Gambar 1. Skemakolaborasi proses perancangan robot edukasi (Sumber : pemikiran penulis)
Tahap  prarancangan  I  kegiatannya  adalah mengidentifikasi masalah atau dimungkinkan juga diberikan kasus  oleh stake holder atau klien yang membutuhkan  suatu  media  alat  belajar  sekaligus alat  bermain.  Media  tersebut  dibutuhkan  untuk mengajarkan STEM dan berpikir logis.
Tahap  prarancangan  II  kegiatannya  adalah merumuskan  gagasan  desain  dan  gagasan teknologi.  Dalam  tahapan  ini  sudah  melibatkan keilmuan  robotika dan desain  produk. Hasil  dari brainstroming ini  adalah  gagasan  yang  menjadi konsep rancangan robot edukasi.
Tahap Perancangan merupakan kegiatan yang sepenuhnya kolaboratif , dan  bekerja secara paralel untuk menghasilkan prototyping robot edukasi.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Gagasan Desain
Pembelajaran yang akan diakomodasi menggunakan robot edukasi ini adalah pembelajaran untuk berpikir runtut, sistematis dan urut  tetapi  dapat  dilakukan  sambil  bermain. Pembelajaran diberikan dengan memberikan suatu
permasalahan kemudian anak-anak akan memikirkan solusi terhadap permasalahan tersebut. Konsep  permainan  robot  edukasi  ini  adalah  anak belajar  mengatur  strategi,  urutan  langkah  dan susunan  langkah  yang  akan  menjadi  track  dari perjalanan  robot  edukasi  ini.  Robot  ini  akan membaca  kode  dari  kartu  langkah  untuk menentukan  gerak  robot  untuk  berjalan  lurus, membelok  ke  kiri  atau  ke  kanan  serta  berhenti. Anak-anak  akan  menyusun  langkah  untuk  rute perjalanan robot dari titik awal menuju suatu posisi baru.
Robot dapat dimainkan berkelompok , sehingga anak- anak akan bermain sambil belajar berinteraksi sosial.  Pembelajaran  dapat  disisipkan  dengan kelengkapan  modul  ajar,  peta  atau  benda  –  benda sekitar  yang  dijadikan  titik  asal  dan  titik  tujuan. Selain itu dapat diberikan materi berhitung , misal jalan  lurus  4  (empat)  kali  ditambah  jalan  kekiri  1 (satu) kali dan seterusnya kemudian anak-anak akan menghitung  jumlah  kartu  jalannya  sebagai  hasil penjumlahan.
Gagasan Teknologi Sistem penggerak robot edukasi ini menggunakan  motor  DC.  Robot  edukasi  ini menggunakan  sistem  pembacaan  RFID  yang mengirim  sinyal  ke  arduino  sebagai  kontrol  gerak aktuator  menggerakkan  motor  DC  untuk menjalankan rodanya. Radio Frequency Identification (RFID)  atau  Identifikasi  Frekuensi Radio  adalah  sebuah  metode  identifikasi  dengan menggunakan sarana yang disebut label RFID atau transponder  untuk  menyimpan  dan  mengambil data jarak jauh. RFID reader adalah merupakan alat pembaca  RFID tag (Pranata,  I  Made  Agung; Pramaita, Nyoman; Sastra, 2017).
Gambar 2. Skema kerja RFID reader (sumber: pemikiran penulis)
Gambar 3. Flowchart operasional Robot edukasi (sumber :pemikiran penulis)
Gambar 4. proses perancangan (sumber : pemikiran penulis)
Robot  akan  lebih  mudah  bergerak  dinamis menggunakan  2  roda,  tetapi  sulit  untuk mensetimbangkan  dan  akan  lebih  menghabiskan energi  dari  baterai.  Sehingga  robot  edukasi  ini menggunakan  2  roda  dan  satu  roda  roll (free wheell) sehingga meskipun menggunakan dua roda akan  tetap  terjaga  kesetimbangannya,  dan memudahkan  pengaturan  untuk manuver roda ketika melakukan gerak membelok.
Sistem  kendali,  menggunakan mikrokontroler arduino nano, yang memiliki ukuran cukup kecil, tetapi  memiliki  jumlah  pin  yang  cukup  untuk pengaturan pembacaan RFID, pengatur penggerak/ driver motor  dan  menyalakan  LED. Komponen  yang  membangun  sistem  teknologi pada  robot  edukasi  ini  adalah mikrokontroler arduino nano, RFID reader , motor driver , tombol switch dan LED.
Perletakan posisi pin  terhadap setiap komponen  disusun  dengan  menggunakan  logika prosedur  atau  langkah  langkah  kerja.  Langkah- langkah  kerja  robot  edukasi  ini  diskemakan menjadi  bagan flowchart seperti  tampak  pada Gambar 3.
Sistem  rangkaian  menyesuaikan  langkah-
langkah kerja di atas dengan urutan sebagai berikut: (1)  Menghubungkan  sumber  daya  dengan  tombol switch ON/OFF,  sehingga  dihubungkan  dengan baterai; (2) Setelah menyala, RFID reader membaca sinyal  dan  mengirim  ke  Arduino,  sehingga dihubungkan  antara  RFID reader dengan  pin  di arduino;  (3) Arduino  memerintahkan motor  driver untuk  menggerakkan  roda,  dengan  pengaturan tertentu sesuai dengan sinyal yang dibaca, sehingga dihubungkan pin Arduino ke pin motor driver ; (4) Motor  driver akan  mengirim  sinyal  ke  motor  DC untuk  menggerakkan  roda,  sehingga  perlu dihubungkan  pin motor driver dengan  motor  DC; (5)  setelah  satu  rangkaian  (loop)  berjalan,  proses akan diulang sampai sinyal terbaca adalah berhenti.
Proses  Perancangan Prosedur perancangan dalam proses perancangan  dimulai  dari  proses  mendefinisikan kebutuhan yang kemudian menjadi performa yang diharapkan.  Tahapan  analisis  yaitu  merinci informasi terkait teknis mekanik, elektrik, kendali, ergonomi,  dan  estetika  ke  dalam  elemen-elemen perancangan.  Selanjutnya  adalah  tahapan  sintesis yaitu menyatukan atau mengkombinasikan elemen- elemen  rancangan  ke  skenario  rancangan  robot edukasi.
Dalam prosedur perancangan ini menggunakan kombinasi  dari  tahapan design  thinking dengan desain engineering atau desain rekayasa. Kombinasi prosedur perancangan tersebut diperlihatkan dalam Gambar 4.
Pada  proses  perancangan,  tahap  merancang rangkaian  sistem  kontrol  mekanikal  dan  elektrikal dikerjakan  oleh  keahlian  mekatronika.  Bidang mekatronika  ini  bertanggung  jawab  merancang bagian fungsional termasuk merancang pemrograman. Pemrograman mengendalikan pembacaan  kode  sebagai  input  untuk  mengontrol motor driver yang  akan  menggerakan  motor  DC yang  terhubung  dengan  roda.  Kode  yang  dibaca sebagai  belok  kiri  akan  mengendalikan  kecepatan putaran  roda  kiri  dan  kanan,  dengan  pengaturan delay nya. Delay ini bertujuan untuk memperlambat laju roda dibanding roda lainnya ketika melakukan gerak  membelok.  Kode  RFID  yang  lain  adalah
gerak lurus dan berhenti.
Selain  bertanggung  jawab  terhadap  konsep pengendalian  robot,  hal  yang  perlu  dirancang adalah  rangkaian  komponen  pembangun  sistem tersebut.  Dalam  hal  ini  rangkaian  harus mempertimbangkan  posisi  pembacaan  kartu RFID  yang  disusun  di  atas  permukaan  lantai, sehingga  Pembaca  RFID  harus  mengarah  ke bawah. Tata letak berikutnya adalah terkait dengan posisi  roda,  karena  roda  berada  di  bagian  paling bawah container pelingkup robot, sehingga motor DC  dan  roda  harus  terletak  di  permukaan  yang sama. Setelah motor driver , rangkaian selanjutnya adalah  mikrokontroler  arduino  beserta  motor driver nya. Pada bagian pengendali ini, seharusnya diletakkan  terlindungi,  dan  tidak  mudah  diubah posisinya.  Bagian  terakhir  adalah  perletakkan sumber  daya  atau power  supply .  Baterai  yang digunakan harus memiliki daya sebesar minimal 9 volt. Penggunaan daya tersebut  digunakan  untuk mengaliri listrik ke arduino dan ke motor DC.
Posisi  susunan  rangkaian  seperti  dijelaskan  di atas, harus dikerjakan bersama desainer yang akan mendesain container pelingkup robot keseluruhan. Desainer  harus  paham  fungsi  masing-masing lapisan penempatan komponen. Pola susunan dan pola  perletakan  komponen  akan  menentukan besaran robot yang didesain wujud luarnya.
Selain  dari  keterkaitan  dengan  pola  susunan dan  tata  letak  komponen,  desain  harus mempertimbangkan  aspek  estetika  dan  aspek ergonomi.  Ergonomi  dalam  hal  ini  adalah bagaimana robot tersebut mengakomodasi keamanan,  kemudahan  dan  kenyamanan  anak- anak ketika mengoperasionalkan robot edukasi.
Aspek  Keamanan  akan  disesuaikan  peraturan keamanan  alat  bermain  untuk  anak-anak,  yaitu part pembangun  yang  dapat  dilepas  tidak  boleh berukuran  kurang  dari  diameter  3.7  cm,  bagian material  dan komponen tidak terbuat dari bahan mudah pecah, bersudut tajam, mudah terlepas dan beracun.  Keamanan  juga    mempertimbangkan aspek  usia  anak  yang  akan  bereaksi  tidak  sabar terhadap kelambatan respon dari alat bermainnya, keamanan  dari  kemungkinan  membanting, melempar  dan  memukul  mainannya  dan
menyebabkan  kecelakaan.  Keamanan  yang  lain adalah  terhadap  kemungkinan  tersengat  listrik karena  robot    menggunakan  rangkaian  elektrik, meski arusnya berdaya kecil. Sehingga material yang akan  digunakan  harus  memiliki  karakter  isolator. Pemilihan  material  selain  sebagai  pelingkup  yang melindungi  terhadap  bahaya  merupakan  tampilan wujud  dari  robot  edukasi  tersebut.  Sehingga pemilihan material memiliki pertimbangan kemudahan  dibentuk  sesuai  fungsi  sebagai pelingkup dan bentuk wujud robot. Material yang memungkinkan hal tersebut adalah material plastik PLA  yang  dapat  dibentuk  menggunakan  printer 3D. Selain mudah dibentuk material ini ringan dan ramah lingkungan.
Aspek  kemudahan  dalam  perancangan  robot edukasi ini adalah kemudahan penerimaan instruksi operasional robot edukasi. Anak-anak harus mudah menemukan  letak  tombol  untuk  menyalakan  dan untuk mematikan. Selain alasan keamanan, tombol ini  berfungsi  untuk  menghemat  daya.  Instruksi operasional harus dapat dengan mudah dieksplorasi oleh  anak,  dipahami  dan  dapat  dilakukan  secara mandiri.  Kemudahan  penggantian  daya,  membuat pertimbangan  desain  harus  diletakkan  paling mudah diakses dan dibongkar pasang.
Aspek  ketika  yaitu  aspek  kenyamanan,  terkait dengan  ukuran  tangan  anak  serta  berat  robot edukasi  tersebut  supaya  mudah  dipegang  dan dijalankan  oleh  anak-  anak.  Pada  aspek  dari  data antropometri  ukuran  tangan  dan  berat  maksimal didapatkan  Standart  rata-rata  untuk  ukuran gengaman tangan anak antara 5,16 cm hingga 14,30 cm. ukuran tersebut diambil dari ukuran 5 persentil anak laki-laki dan ukuran 95 persentil untuk ukuran terbesar laki-laki (Herlinda & Mardiana, n.d.)

## Sistem Rangkaian
Rangkaian  untuk  robot  edukasi  ini  masih merupakan prototype , sehingga masih menggunakan kabel  penghubung  (kabel jumper )  untuk  sistem wiring -nya. Setelah prototype diuji coba dan mampu beroperasional dengan baik, ke depan direncanakan menggunakan  desain  PCB  board  sehingga  akan mengurangi  ketidak  rapian wiring dan  rangkaian akan menjadi lebih ringkas (Gambar 5).
Sistem kontrol mekanikal Penggunaan  motor  DC  tipe  SKU-76  Motor DC Gearbox 3V - 6V memiliki karakter rpm besar yaitu 100-200 rpm sehingga untuk mengatur laju dan  arah  gerakan  robot  memerlukan  strategi tertentu.  Diameter  roda  yang  digunakan,  yaitu diameter  roda:  66  mm  dan  lebar  roda:  27  mm menyebabkan  putaran  motor  menjadi  relatif tinggi. Hal ini menyebabkan laju kecepatan robot menjadi  tinggi  dan  menjadi  lebih  sulit  untuk dikontrol.  Untuk  mengatasi  hal  tersebut  maka strategi  yang  digunakan  adalah  menurunkan putaran  motor  menggunakan  program  pada mikrokontroler. Dikarenakan robot tidak memiliki sistem mekanik khusus untuk berbelok, maka untuk manuver gerak ke kiri dan ke kanan dilakukan  dengan  mengontrol  kecepatan  putaran roda kiri dan kanan. Secara program, mikrokontroler  dapat  mengendalikan  putaran motor DC penggerak roda dengan menggunakan PWM  ( pulse  width  modulation ).  PWM  dapat digunakan  untuk  mengatur  kecepatan  putaran maju  atau  mundur  motor  DC  menggunakan pengaturan duty  cycle berbasis mikrokontroler (Setiawan et al., 2017). Untuk gerakan maju maka kecepatan  putaran  motor  kiri  dan  kanan  akan diatur  sama.  Untuk  belok  kiri  maka  kecepatan putaran  motor  kanan  akan  dinaikkan  dan  motor kiri  diputar  dalam  arah  sebaliknya.  Begitu  pula untuk belok kanan akan kecepatan putaran motor akan diatur mengunakan logika yang sebaliknya.
Untuk  pengaturan  kecepatan  putaran  pada motor  dikontrol  menggunakan  program  pada mikrokontroler  dengan  baris  program  sebagai berikut:
#define dir1_M1 7//direction 1 motor 1 #define dir2_M1 5//direction 2 motor 1 #define pwm_M1 6//speed adjuster motor 1 #define dir1_M2 10//direction 1 motor 2 #define dir2_M2 8//direction 2 motor 2 #define pwm_M2 9//speed adjuster motor 1 Baris  pertama  dan  kedua  mengatur  arah putaran  motor  1,  yang  dikontrol  melalui  sinyal yang  dikirim  melalui  jalur  pin  7  untuk  putaran maju dan pin 5 untuk putaran mundur. Pada baris ketiga, pengaturan kecepatan  motor  1  dikontrol
Gambar 5. Rangkaian Arduino dan  RFID reader (sumber : pemikiran penulis)
Gambar 1.Sistem kendali motor DC (sumber dokumentasi penulis)
melalui  sinyal  yang  dikirim  melalui  jalur  pin  6 (PWM  1).  Tiga  baris  berikutnya  adalah  untuk pengaturan motor 2, baik pengaturan arah maupun kecepatanya.
Untuk  parameter  kecepatan  putar  dari  motor diatur menggunakan baris program berikut ini:
int speed1 = 125;  // change this (0-255) to control the speed of the left motor
int speed2 = 125;  // change this (0-255) to control the speed of the right motor
int speed3 = 255;  // change this (0-255) to control the speed of the right-left motors in backward direction int speed4 = 125;
Baris pertama berisi parameter untuk pengaturan  kecepatan  putar  dari  motor  kiri, sedangkan  pada  baris  kedua  untuk  pengaturan motor  kanan.  Baris  ketiga  berisi  parameter  untuk pengaturan  kecepatan  putar  dari  motor  kiri  dan kanan saat berputar mundur.
Untuk  perintah  gerak  putar  maju  dari  motor diatur pada sub program di bawah ini:
void maju() { digitalWrite(dir1_M1, LOW); digitalWrite(dir2_M1, HIGH); analogWrite(pwm_M1, speed4); digitalWrite(dir1_M2, LOW); digitalWrite(dir2_M2, HIGH); analogWrite(pwm_M2, speed4); }
Pada  baris  pertama  dan  keempat,  motor  kiri dan kanan diaktifkan dalam arah maju,  sementara baris  kedua  dan  kelima,  motor  kiri  dan  kanan dinon-aktifkan  dalam  arah  mundur.  Baris  ketiga dan  keenam  mengatur  kecepatan  putaran  motor kiri dan kanan pada speed4. Untuk berhenti maka pada baris program di atas, semua pengaturan arah dikondisikan pada status HIGH seperti pada baris program di bawah ini: void berhenti() { digitalWrite(dir1_M1, HIGH); digitalWrite(dir2_M1, HIGH); analogWrite(pwm_M1, 0); digitalWrite(dir1_M2, HIGH); digitalWrite(dir2_M2, HIGH); analogWrite(pwm_M2, 0); }
Untuk  perintah  gerak  putar  belok  kanan  dari motor diatur pada sub program di bawah ini:
void kanan() { digitalWrite(dir2_M2, HIGH); digitalWrite(dir1_M2, LOW); analogWrite(pwm_M2, speed1); digitalWrite(dir1_M1, HIGH); digitalWrite(dir2_M1, LOW); analogWrite(pwm_M1, speed3); }
Gambar 2. Bentuk robot edukasi (sumber: dokumentasi penulis)
Gambar 3. Robot dan track jalurnya (sumber: dokumentasi penulis)
Untuk belok kanan maka motor 2 atau motor kiri  diatur  berputar  maju  (baris  program  kedua) dengan menggunakan kecepatan yang diatur pada speed1, dan  motor  kanan  diputar  dalam  arah putaran mundur dengan menggunakan kecepatan yang diatur pada speed3. Untuk belok kanan diatur menggunakan program yang memiliki logika yang berkebalikan dengan pengaturan untuk belok kiri.
Rancangan Bentuk
Bentuk  robot  edukasi  diambil  dari  prinsip bentuk  sederhana,  bentuk  geometris  sederhana (gambar  2).  Bentuk  geometris  ini  menghindari sudut  tajam,  dan  pecahan  bagian  yang  banyak sambungan. Penambahan karakter dengan tampilan wajah diwakili oleh dua lampu LED yang menyala sebagai mata. Adapun fungsi sebenarnya lampu LED ini adalah untuk menandakan bahwa robot  telah  siap  dijalankan,  atau  fungsi  sebagai indikator interface.
Gambar 4. Hasil printing 3D (sumber: dokumentasi penulis)
Gambar 5. Hasil gambar menggunakan Solidworks (sumber: dokumentasi penulis)
Bagian  roda  dengan  wadah  terbawah  harus memiliki  jarak  supaya  kartu  RFID  yang  disusun sebagai track jalan dapat dilewati oleh robot. Lebar robot  harus  melebihi  lebar  kartu  RFID,  yaitu  54 mm.  Panjang  kartu  yaitu  85  mm.  Panjang  kartu akan  menentukan  jeda  baca  antar  kartu  yang membuat  robot  berjalan  tidak  tersendat,  sehingga membutuhkan pengaturan dalam program kendalinya (Gambar 3) .
Gambar 6. Gambar solidworks diconvert ke STL sebelum ditransfer ke 3D printer (sumber: dokumentasi penulis)
Gambar 7. Uji coba Prototype di TK Ananda Mentari (sumber: dokumentasi penulis)
Gambar 8. Anak – anak memainkan secara mandiri (sumber: dokumentasi penulis)
Sketsa desain kemudian digambar menggunakan sofware CAD yaitu Solidworks . Dari gambar  dengan  perspective  3D  ini  kemudian gambar  di convert menjadi  gambar  STL  untuk diprint  menggunakan Printer 3D.    Pengaturan posisi  print  ditentukan  dari  kemudahan printer untuk membangun struktur penyangga yang kuat ketika proses printing menggunakan filamen PLA. Pertimbangan  posisi  ini  akan  menentukan pencetakan lapisan per lapisan filamen yang paling kokoh untuk wadah yang  berongga  bukan  benda solid .
Ujicoba Tahap  pengujian prototype dilakukan  sesuai umur    target  usernya,  yaitu  4-6  tahun  di  TK Ananda  Mentari,  Condong  catur,  Yogyakarta (Gambar  7  dan  8).  Penjelasan  cara  operasional disampaikan  kepada  anak-anak  dengan  bahasa yang  mudah  dipahami.  Karena  jumlah  satu  kelas berisi  12-15  anak,  maka  anak-anak  dibagi  dalam kelompok  masing  masing  3  anak.  Ketika  mereka bergantian  memainkan  robot  edukasi  ini  maka kekurangan  dari prototype dapat  diamati,  dicatat, dan  untuk  selanjutnya  menjadi  perbaikan  dan pengembangan robot edukasi ini.
4. Kesimpulan
Proses  perancangan    robot  edukasi  ini  dari mencetuskan gagasan, mewujudkan robot edukasi dan  mengevaluasi  ujicoba  merupakan  kolaborasi yang  terus  menerus  dan  saling  berkaitan.  Hal tersebut merupakan kolaborasi dari design thinking dan design  engineering .Dari  awal  pencetusan  ide yaitu  mengaplikasikan  teknologi,  maka  dari mendefinisikan kebutuhan-kebutuhan untuk perancangan  robot  tersebut  sudah  melibatkan disiplin  ilmu  robotika.  Kemudian  pada  tahapan menyusun  performa  untuk  membuat  konsep fungsional  robot,  dianalisa  dari  aspek  prosedur teknis dan aspek prosedur desain.
Dari  hasil  analisa  kemudian  dibuat  sebagai sintesa  untuk  mewujudkan  skenario  rancangan. Dari  tahap  awal  perwujudan  ini  dibuat  beberapa penyesuaian  baik  penyesuaian  secara  teknikal maupun  desain  pelingkup  robotnya.  Desain
dipengaruhi  aspek  teknikal  bahkan  ketika menggambarkannya  menggunakan software untuk mendapatkan gambar yang akan ditransfer ke dalam printer  3D.  Tahap  terakhir  adalah  pengujian prototype yang dievaluasi kemudian akan dijadikan bahan  untuk  perbaikan  dan  pengembangan  robot yang  berikutnya.  Dengan  perancangan  yang berkolaborasi,  tidak  hanya  proses  perancangan menjadi  lebih  cepat  tetapi  juga  lebih  saling memahami dan kesamaan persepsi.

## Daftar Pustaka
Darnis,  S.  (2018). Jurnal  Caksana  -  Pendidikan Anak Usia Dini Volume 1 No 1 Juni 2018 . 1 (1). Fardiah,  F.,  Murwani,  S.,  &  Dhieni,  N.  (2019).
Meningkatkan  Kemampuan  Kognitif  Anak Usia  Dini  melalui  Pembelajaran  Sains. Jurnal Obsesi : Jurnal Pendidikan Anak Usia Dini , 4 (1), 133. https://doi.org/10.31004/obsesi.v4i1.254 Herlinda,  N.,  &  Mardiana,  C.  (n.d.). Redesain Mainan Edukatif Balok Kayu Untuk Anak TK |
Herlinda | Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan . 91–94. https://ejurnal.itats.ac.id/sntekpan/article/view/
656
Othman, M., Zain, M. & Nurzaid. (2015). Online collaboration  for  programming:  Assessing students’ cognitive abilities. Journal of Distance Education, 16, 84-97.
Poppyariyana,  A.  A.,  &  Munajat,  A.  (2020).
Pengaruh Permainan Sains Terhadap Kemampuan  Berpikir  Logis  Anak. AWLADY : Jurnal Pendidikan Anak , 6 (1), 1. https://doi.org/10.24235/awlady.v6i1.5779 Pranata,  I  Made  Agung;Pramaita,  Nyoman;Sastra, P.  N.  (2017).  Sistem  Smart  Traffic  Light Berbasis  RFID  untuk  Layanan  Darurat. Teknologi Elektro , 03 .
Setiawan,  D.,  Yos  Sudarso  Km,  J.,  Kunci,  K.,  & Uno,  A.  (2017).  Sistem  Kontrol  Motor  Dc Menggunakan Pwm Arduino Berbasis Android System. Jurnal  Sains,  Teknologi  Dan  Industri ,
15 (1), 7–14. http://ejournal.uin- suska.ac.id/index.php/sitekin/article/view/4131 Wahyujati, B. (2022). Aplikasi metode Morphological Chart pada perancangan Robot
Belajar  Baca  (ROBOCA)  untuk  anak  usia dini. Productum: Jurnal  Desain  Produk (Pengetahuan  dan  Perancangan  Produk),  5 (2),
67-74. doi:https://doi.org/10.24821/productum.v5i2
.6917
Windayana,  H.  (2018).  Pengembangan  Media Pembelajaran  Interaktif, Kreatif,  Dan  Edukatif Untuk Anak Usia Dini. Cakrawala Dini: Jurnal Pendidikan Anak Usia Dini , 5 (1). https://doi.org/10.17509/cd.v5i1.10492